TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler sulla comunicazione fra i batteri
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Bonnie Bassler ha scoperto che i batteri si 'parlano' fra loro con un linguaggio chimico che permette loro di difendersi e di coordinare attacchi. La scoperta ha incredibili implicazioni sull' industria farmaceutica -- e sulla comprensione del nostro organismo
Bonnie Bassler - Molecular biologist
Bonnie Bassler studies how bacteria can communicate with one another, through chemical signals, to act as a unit. Her work could pave the way for new, more potent medicine. Full bio
Bonnie Bassler studies how bacteria can communicate with one another, through chemical signals, to act as a unit. Her work could pave the way for new, more potent medicine. Full bio
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Bacteria are the oldest living organisms on the earth.
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I batteri sono gli organismi più antichi che vivono sulla terra
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They've been here for billions of years,
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3000
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sono stati qui per miliardi di anni
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and what they are are single-celled microscopic organisms.
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Sono microscopici organismi mono cellulari
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So they are one cell and they have this special property
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Hanno una sola cellula ed hanno questa caratteristica particolare
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that they only have one piece of DNA.
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di avere un solo pezzo di DNA
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They have very few genes,
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hanno solo pochi geni
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and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
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e poche informazioni genetiche che codificano i loro comportamenti
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And the way bacteria make a living
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i batteri vivono
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is that they consume nutrients from the environment,
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3000
consumando il nutrimento che trovano nell'ambiente
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they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
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crescono fino al doppio delle dimensioni originale, si dividono nel mezzo
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and one cell becomes two, and so on and so on.
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e da una cellula ne nascono due e così di seguito
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They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
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Crescono e si duplicano, crescono e si duplicano -- in realtà un vita abbastanza noiosa
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except that what I would argue is that you have
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solo che quello che sostengo invece è che esiste
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an amazing interaction with these critters.
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una stupenda relazione fra queste creature.
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I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
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So che vi pensate come esseri umani ed anch'io vi penso in questi termini
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This man is supposed to represent
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Questa figura dovrebbe rappresentare un uomo
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a generic human being,
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45000
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Un comune essere umano
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and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
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ed i cerchi all'interno della figura rappresentano le cellule che formano il vostro corpo
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There is about a trillion human cells that make each one of us
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51000
3000
Noi siamo fatti di circa 1000 miliardi di cellule
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who we are and able to do all the things that we do,
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3000
che costituiscono il nostro essere e fanno le cose facciamo
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but you have 10 trillion bacterial cells
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57000
3000
ma ciascuno di noi ospita 10.000 miliardi di cellule batteriche
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in you or on you at any moment in your life.
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60000
2000
dentro o sul nostro corpo in ogni istante della nostra vita
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So, 10 times more bacterial cells
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quindi 10 volte il numero delle cellule umane
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than human cells on a human being.
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64000
3000
che costituiscono ognuno di noi
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And of course it's the DNA that counts,
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67000
2000
E naturalmente è il DNA che conta
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so here's all the A, T, Gs and Cs
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69000
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ecco quindi tutti gli A, T, G e C
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that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
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71000
3000
che costituiscono il vostro codice genetico e sono repsonsabili di tutte le vostre belle caratteristiche.
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You have about 30,000 genes.
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74000
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Voi avete circa 30.000 geni
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Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
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76000
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ma capita che abbiate anche 100 volte tanti geni appartenenti a batteri
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playing a role in you or on you all of your life.
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79000
4000
che giocano un ruolo importante in voi e su di voi in tutta la vostra vita.
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At the best, you're 10 percent human,
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3000
Nel migliore dei casi quindi siete solo per il 10% umani,
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but more likely about one percent human,
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2000
ma più probabilmente solo l'1% umani,
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depending on which of these metrics you like.
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88000
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a seconda di come fate il conto.
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I know you think of yourself as human beings,
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2000
Lo so che vi pensate come esseri umani,
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but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
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92000
4000
ma per me siete al 90 o al 99% batteri.
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(Laughter)
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1000
(Risate)
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These bacteria are not passive riders,
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3000
Questi batteri non sono passeggeri passivi,
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these are incredibly important, they keep us alive.
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100000
3000
sono incredibilmente importanti, ci tengono vivi,
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They cover us in an invisible body armor
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ci ricoprono come un invisibile armatura
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that keeps environmental insults out
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che ci protegge dagli attacchi dell'ambiente
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so that we stay healthy.
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108000
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mantenendoci sani.
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They digest our food, they make our vitamins,
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Digeriscono il cibo per noi, producono le nostre vitamine,
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they actually educate your immune system
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educano il nostro sistema immunitario
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to keep bad microbes out.
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a tenere lontano i batteri nocivi.
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So they do all these amazing things
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Fanno tutte queste cose meravigliose
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that help us and are vital for keeping us alive,
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che ci aiutano e sono essenziali a tenerci in vita,
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and they never get any press for that.
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eppure nessuno ne parla mai bene.
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But they get a lot of press because they do a lot of
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E invece se ne parla tanto perchè fanno anche un sacco
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terrible things as well.
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di malestri.
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So, there's all kinds of bacteria on the Earth
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3000
Esistono anche batteri di tanti tipi sulla terra
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that have no business being in you or on you at any time,
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3000
che non dovrebbero mai essere nè dentro nè su di voi
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and if they are, they make you incredibly sick.
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4000
e quando invece ci sono vi ammalate gravemente.
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And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
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3000
La domanda quindi per il mio laboratorio è se vogliamo occuparci delle
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good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
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4000
buone azioni o delle cattive azioni dei batteri.
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The question we had is how could they do anything at all?
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2000
La domanda per noi è come possano agire, come possano fare quello che fanno.
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I mean they're incredibly small,
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Voglio dire sono così incredibilmente piccoli
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you have to have a microscope to see one.
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2000
che vi serve un microscopio per vederli
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They live this sort of boring life where they grow and divide,
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3000
vivono questa vita abbastanza noiosa in cui crescono e si dividono
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and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
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154000
5000
e sono sempre stati considerati organismi asociali e appartati.
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And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
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159000
3000
Apparentemente troppo piccoli per avere un peso
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on the environment
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2000
sull'ambiente circostante
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if they simply act as individuals.
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164000
2000
se agiscono come individui.
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And so we wanted to think if there couldn't be a different
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166000
2000
E quindi volevamo verificare se non fosse possibile vedere diversamente
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way that bacteria live.
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168000
2000
la vita dei batteri.
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The clue to this came from another marine bacterium,
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170000
4000
Lo spunto ci è stato dato da un batterio marino,
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and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
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174000
3000
che si chiama Vibrio fischeri
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What you're looking at on this slide is just a person from my lab
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177000
3000
quello che vedete in questa slide è una persona del mio laboratorio
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holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
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180000
3000
con in mano un contenitore di una cultura liquida di un batterio
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a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
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3000
un innocuo bellissimo batterio proveniente dall'oceano
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named Vibrio fischeri.
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186000
2000
chiamato Vibrio fischeri
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This bacterium has the special property that it makes light,
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188000
3000
E' un batterio che ha la capacità di emettere luce
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so it makes bioluminescence,
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2000
quindi produce bioluminescenza
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like fireflies make light.
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2000
come le lucciole.
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We're not doing anything to the cells here.
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195000
2000
Non stiamo facendo niente qui con queste cellule che vedete
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We just took the picture by turning the lights off in the room,
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197000
2000
abbiamo scattato la foto dopo aver semplicemente spento la luce della stanza
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and this is what we see.
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199000
2000
e questo e quello che si vede.
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What was actually interesting to us
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2000
Quello che ci interessava in realtà
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was not that the bacteria made light,
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203000
2000
non era la capacità di emettere luce da parte del batterio
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but when the bacteria made light.
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205000
2000
ma QUANDO lo faceva
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What we noticed is when the bacteria were alone,
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207000
3000
Notammo che quando il batterio era solo
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so when they were in dilute suspension, they made no light.
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210000
3000
cioè in una sospensione diluita i batteri non emettevano luce
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But when they grew to a certain cell number
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213000
2000
ma quando la densità cresceva
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all the bacteria turned on light simultaneously.
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215000
4000
tutti cominciavano ad emettere luce contemporaneamente.
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The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
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219000
4000
A questo punto la domanda era come i batteri, questi organismi primordiali
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tell the difference from times when they're alone,
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223000
2000
si accorgevano quando erano soli
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and times when they're in a community,
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225000
2000
e quando erano una comunità
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and then all do something together.
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227000
3000
cui reagivano comportandosi tutti allo stesso modo
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What we've figured out is that the way that they do that is that they talk to each other,
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230000
4000
Abbiamo capito che si muovono all'unisono perchè si parlano fra loro
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and they talk with a chemical language.
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234000
2000
e si parlano con un linguaggio chimico.
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This is now supposed to be my bacterial cell.
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236000
3000
Questa che vedete rappresenta una cellula batterica
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When it's alone it doesn't make any light.
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239000
3000
quando è sola non emette luce
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But what it does do is to make and secrete small molecules
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242000
4000
ma quello che fa è di secernere un piccola molecola
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that you can think of like hormones,
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246000
2000
che possiamo pensare come un ormone
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and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
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248000
3000
rappresentata dai triangoli rossi, quando il batterio è solo
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the molecules just float away and so no light.
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251000
3000
le molecole si allontanano e niente luce
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But when the bacteria grow and double
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254000
2000
Ma quando i batteri crescono e si moltiplicano
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and they're all participating in making these molecules,
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256000
3000
e tutti secernono queste molecole
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the molecule -- the extracellular amount of that molecule
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259000
4000
la molecola -- la quantità extra cellulare di molecole
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increases in proportion to cell number.
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263000
3000
cresce proporzionalmente al numero di cellule presenti
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And when the molecule hits a certain amount
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266000
2000
e quando queste molecole superano un certo numero
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that tells the bacteria how many neighbors there are,
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268000
3000
questo segnala ai batteri quanti sono i loro simili nei paraggi
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they recognize that molecule
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271000
2000
riconoscono la molecola
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and all of the bacteria turn on light in synchrony.
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273000
3000
e tutti i batteri si illuminano contemporaneamente
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That's how bioluminescence works --
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276000
2000
Così funziona la bioluminescenza
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they're talking with these chemical words.
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2000
i batteri si parlano con queste parole chimiche.
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The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
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280000
4000
La ragione del comportamento del Vibrio fischeri deriva dalla biologia
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Again, another plug for the animals in the ocean,
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3000
Un altro esempio di un animale dell'oceano
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Vibrio fischeri lives in this squid.
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287000
3000
Il Vibrio fischeri vive dentro a questo calamaro
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What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
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2000
Quello che vedete è il calamaro Bobtail delle Hawaii
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and it's been turned on its back,
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rovesciato sulla schiena
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and what I hope you can see are these two glowing lobes
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294000
3000
e quello che spero notiate sono questi due lobi luminosi
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and these house the Vibrio fischeri cells,
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297000
3000
che contengono le cellule di Vibrio fisheri
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they live in there, at high cell number
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300000
2000
che vivono là dentro in gran numero.
05:20
that molecule is there, and they're making light.
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302000
2000
La molecola pure è numerosa e quindi i batteri emettono luce
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The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
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304000
3000
La ragione per cui il calamaro tollera tutto questo show
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is because it wants that light.
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307000
2000
è che ha bisogno di quella luce
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The way that this symbiosis works
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309000
2000
La simbiosi funziona così
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is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
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311000
4000
il piccolo calamaro vive vicino alla costa Hawaiiana
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
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315000
2000
dove l'acqua è alta fino al ginocchio
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The squid is nocturnal, so during the day
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317000
3000
Il calamaro è notturno quindi di giorno
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it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
si sotterra nella sabbia e dorme
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
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322000
3000
mentre di notte esce per cacciare
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On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
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325000
2000
Nelle notti chiare rischiarate dalla luce lunare o stellare
05:45
that light can penetrate the depth of the water
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327000
3000
la luce può penetrare il piccolo strato d'acqua
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the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
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330000
3000
dove vive il calamaro, acqua alta circa 60 cm
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What the squid has developed is a shutter
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333000
3000
Il calamaro ha sviluppato un diaframma
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that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
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336000
4000
che può aprire e chiudere su un organo speciale dove vive il batterio
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Then it has detectors on its back
127
340000
2000
poi ha dei sensori sulla schiena
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
che misurano l'intensità della luce naturale notturna incidente sulla sua schiena
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
ed apre e chiude il diaframma
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
in modo che la luce che esce dal fondo,
06:08
which is made by the bacterium --
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350000
2000
quella prodotta dai batteri,
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
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352000
2000
sia esattamente uguale a quella che colpisce la schiena del calamaro
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so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
ed in questo modo il calamaro non fa ombra
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It actually uses the light from the bacteria
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356000
3000
infatti usa la luce dei batteri
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to counter-illuminate itself in an anti-predation device
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359000
3000
per autoilluminarsi in funzione anti predatoria.
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so predators can't see its shadow,
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362000
2000
Infatti in questo modo i predatori non vedendo la sua ombra
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calculate its trajectory, and eat it.
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364000
2000
non possono calcolare la traiettoria del suo movimento e mangiarselo.
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
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366000
3000
E' come il bombardiere invisibile dell'oceano
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(Laughter)
139
369000
1000
(Risate)
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But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
Ma se ci pensate il calamaro ha un problema terribile
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because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
perchè accoglie questa densa e morente popolazione di batteri
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and it can't sustain that.
142
376000
2000
che non può mantenere a lungo.
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And so what happens is every morning when the sun comes up
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378000
2000
Allora ogni mattino al sorgere del sole, quando
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the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
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380000
3000
il calamaro torna a dormire sotterrandosi nella sabbia,
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and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
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383000
3000
una pompa collegata al suo ritmo circadiano
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and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
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386000
5000
allo spuntar del sole espelle il 95% dei batteri
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Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
Adesso la densità dei batteri nella sacca è diminuita e con essi il numero di molecole ormonali
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
e quindi i batteri si spengono
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
Ma naturalmente il calamaro se ne frega visto che dorme già sotto la sabbia.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
Durante il giorno i batteri si riproducono
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
rilasciando la molecola e la luce si riaccende
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
di notte esattamente quando il calamaro ne ha bisogno
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
Prima abbiamo capito come faccia il batterio a fare ciò che fa,
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
poi ci siamo serviti degli strumenti della biologia molecolare
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
per comprendere il MECCANISMO del comportamento
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
e quello che abbiamo scoperto -- ecco di nuovo la mia cellula batterica --
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
è che questo vibrio fisheri ha una proteina
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
il rettangolo rosso -- è un enzima che produce
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
la molecola ormone rappresentata dal triangolino rosso
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
e via via che le cellule crescono tutte rilasciano la molecola ormone
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
nell'ambiente ed ecco che la loro densità cresce
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
Il batterio ha anche un ricettore sulla superficie cellulare
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
che si combina come un chiave in un lucchetto con le molecole
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
che hanno la stessa forma del recettore
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
Quando le molecole aumentano oltre un certo valore
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
che dipende dal numero delle cellule
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
si appaiano col recettore
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
e così arriva alla cellula il messaggio
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
capace di provocarne l'illuminazione
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
in un comportamento collettivo e sincronizzato.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
Questa cosa è interessante perchè nel decennio passato
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
abbiamo scoperto che questo non è una qualche anomalia
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
di questo ridicolo batterio capace di illuminarsi nel buio dell'oceano dove vive
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
tutti i batteri hanno un comportamento analogo
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
Quindi adesso sappiamo che tutti i batteri possono colloquiare fra loro
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
usando parole chimiche e riconoscendole
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
scatenano comportamenti collettivi
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
che hanno successo solo se tutti batteri si comportano all'unisono
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
questo comportamento ha un nome altisonante chiamato 'quorum sensing'
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
nel senso che votano chimicamente
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
i voti vengono conteggiati e tutti rispondono al risultato del voto
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
Quello che conta in questa chiacchierata
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
è che sappiamo che vi sono centinaia di comportamenti
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
che i batteri adottano in questo modo collettivo
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
ma il più importante per voi è probabilmente la virulenza
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
Non è che un paio di batteri entrano nel vostro corpo
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
cominciano a secernere tossine --
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
voi siete enormi, pochi batteri non avrebbe effetto alcuno su di voi. Siete grandi.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
Quello che fanno, adesso lo sappiamo,
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
è di entrare in voi, aspettare, cominciare a riprodursi
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
si contano fra loro usando queste piccole molecole
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
e si accorgono quando il numero è sufficiente
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
e se tutte le cellule batteriche lanciano il loro attacco virulento contemporaneamente
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
hanno la possibilità di abbattere il loro enorme ospite.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
I batteri controllano la patogenesi col meccanismo del quorum sensing
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
Funziona così
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
Siamo poi andati a vedere come sono fatte queste molecole
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
quelle indicate con i triangoli rossi nelle slides precedenti
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
questa è la molecola emessa da Vibrio fischeri
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
la parola che usa per comunicare
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
Poi abbiamo dato un' occhiata ad altri batteri
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
e questa è solo un abbozzo di quello che abbiamo scoperto
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
Quello che spero notiate
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
è che le molecole sono della stessa famiglia
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
la parte sinistra della molecola infatti è identica
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
in ogni specie di batterio
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
ma quella destra è un pochino diversa in ogni specie
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
quello che fa è di conferire
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
una delicata specificità di linguaggio ad ogni specie.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
Ogni molecola si adatta al ricettore del suo partner ed a nessun altro
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
permettendo così conversazioni private e segrete
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
Queste sono conversazioni tra membri della stessa specie
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
ogni batterio usa una particolare molecola che è il suo dialetto
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
che gli permette di contare i suoi simili.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
Arrivati a questo punto abbiamo pensato
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
che cominciavamo a capire il comportamento sociale di questi batteri
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
ma quello che pensavamo veramente era che nella maggior parte
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
dei casi i batteri non vivono isolati ma in una incredibile crogiuolo
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
assieme a centinaia di migliaia di altre specie di batteri
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
come rappresentato in questa immagine. Questa è la vostra pelle.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
Così questa è l'immagine – una microrappresentazione della vostra pelle.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
in ogni parte del corpo le cose sono pressappoco così
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
e spero possiate vedere che c'è ogni sorta di batteri laggiù
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
e quindi cominciammo a pensare che comunicazione tra batteri
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
e conteggio dei propri simili nelle vicinanze
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
non è sufficiente essere capaci di parlare con gli appartenenti alla propria specie
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
doveva esserci un modo di censire
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
il resto della popolazione batterica
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
Così abbiamo invocato la biologia molecolare di nuovo
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
e studiato batteri diversi
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
e quello che abbiamo trovato è che
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
in effetti i batteri sono poliglotti
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
hanno tutti una sistema specifico della specie
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
una molecola che dice 'noi'
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
ed accanto un sistema analogo
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
che abbiamo scoperto essere generico
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
un altro enzima che emette un secondo segnale
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
che ha il suo ricettore particolare
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
e questa seconda molecola è il linguaggio comune dei batteri
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
usato da batteri di specie diverse
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
quindi è il linguaggio di comunicazione inter-specie
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
Così i batteri sono capaci di contare
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
quanti 'me' e quanti 'altri' ci sono.
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
Recepiscono questa informazione
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
e decidono quale comportamento adottare
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
sulla base di qual'è la minoranza e qual'è la maggioranza
11:28
of any given population.
247
670000
2000
in ogni popolazione.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
Con l'uso della chimica
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
abbiamo isolato la molecola generica
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
rappresentata dagli ovali rosa nelle mie slides: eccola
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
è un piccola molecola di 5 atomi di carbonio
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
la cosa importante è che abbiamo imparato
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
è che ogni batterio ha esattamente lo stesso enzima
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
e produce esattamente la stessa molecola
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
tutti usano questa molecola
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
per la comunicazione inter-specie.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
è l'Esperanto dei batteri
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
(Risate)
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
Arrivati a questo punto abbiamo capito
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
che i batteri possono comunicare tra loro con questo linguaggio chimico
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
ma cominciavamo a pensare
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
come usare questa informazione praticamente
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
Vi ho spiegato il comportamento sociale di questi batteri
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
che comunicano tramite queste molecole
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
naturalmente vi ho anche detto che una cosa importante che fanno
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
è che iniziano la patogenesi usando il sistema di 'quorum sensing'
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
Ci siamo chiesti che succede se impediamo ai batteri
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
di parlarsi e di sentirsi?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
Potrebbero essere questi i nuovi antibiotici?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
Naturalmente avrete sentito parlare o sapete già
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
che stiamo esaurendo gli antibiotici
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
i batteri di oggi sono incredibilmente resistenti a molte medicine
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
e questo perchè gli antibiotici che usiamo uccidono i batteri
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
o perforano la membrana del batterio
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
o gli impediscono di replicare il suo DNA
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
Uccidiamo i batteri con gli antibiotici tradizionali
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
e così si selezionano le mutazioni capaci di resistere
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
Così adesso abbiamo questo problema globale
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
di malattie infettive
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
Allora abbiamo pensato di modificar in qualche modo il comportamento dei batteri
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
costringendoli a non colloquiare e a non contarsi
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
e quindi impedirgli di lanciare attacchi virulenti.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
Ed proprio quello che abbiamo fatto usando due strategie
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
nella prima abbiamo colpito
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
il sistema di comunicazione intra-specie.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
Abbiamo creato molecole simili a quelle reali
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
che avete visto -- ma un po' diverse
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
che si accoppiano ai ricettori
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
ed impediscono a questi ultimi di avvertire la reale situazione
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
Focalizzandoci sul sistema in rosso
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
riusciamo a produrre
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
molecole anti 'quorum sensing' per una specie particolare e per una malattia particolare
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
Poi abbiamo fatto la stessa cosa agendo sul sistema rosa.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
Abbiamo cambiato un po' la molecola universale
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
in modo da renderla inibitoria
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
del sistema di comunicazione inter-specie
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
La speranza è che questi possano essere usate come antibiotici a largo spettro
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
che cioè funzionino con tutti i batteri.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
Per concludere vi mostrerò la strategia
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
qui sto usando la molecola inter-specie
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
ma la logica è esattamente la stessa
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
Sapete che quando il batterio entra nell'animale
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
in questo caso un topo
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
non inizia la virulenza immediatamente
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
Entra, cresce, secerne
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
la sua molecola 'quorum sensing'
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
si accorge quando il numero è sufficiente
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
ed allora lancia l'attacco virulento
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
e l'animale muore
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
Siamo stati in grado di creare infezioni virulente
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
in combinazione con le molecole anti 'quorum sensing'
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
molecole che sono simili alle reali
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
ma leggermente diverse che ho indicato qui nella diapositiva
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
Quello che sappiamo è che se iniettiamo nell'animale
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
un batterio patogeno - un batterio patogeno resistente alle molte medicine -
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
e contemporaneamente iniettiamo la molecola anti-quorum sensing
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
l'animale sopravvive
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
Pensiamo che questa sia la nuova generazione di antibiotici
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
che ci permetteranno di superare almeno all'inizio
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
questo grosso problema di resistenza alle medicine
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
Spero di avervi convinto che i batteri possono comunicare fra loro
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
usando parole chimiche
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
ma hanno un lessico chimico molto complicato
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
che siamo cominciando a comprendere solo ora
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
Naturalmente quello che questo meccanismo permette ai batteri di fare
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
è di essere multicellulari
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
e, nello spirito di TED, lo fanno tutti assieme
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
perchè l'unione fa la differenza.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
Succede che questi batteri hanno questo comportamento collettivo
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
che permette loro di compiere cose
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
che non potrebbero mai realizzare
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
se agissero in solitudine
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
Spero inoltre di potervi convincere
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
che questa è l'invenzione della multicellularità.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
I batteri hanno abitato sulla terra per miliardi di anni
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
gli esseri umani per solo duecentomila
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
per cui pensiamo che i batteri abbiano inventato le regole
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
di funzionamento dellle organizzazioni multicellulari.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
Crediamo che studiando i batteri
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
possiamo apprendere molto sul funzionamento multicellulare del corpo umano
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
Sappiamo che i principi e le regole
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
se possiamo comprenderli in questi organismi primitivi
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
la speranza è che si applichino anche
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
alle malattie dell'uomo ed al comportamento umano
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
Spero che quello che avete imparato
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
è che i batteri distinguono i loro simili dagli altri
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
usando queste molecole possono dire 'io' e 'tu'
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
Che naturalmente è quello che facciamo anche noi uomini
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
sia molecolarmente
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
che nel mondo esterno
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
ma io penso al mondo molecolare
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
Questo è esattamente quello che succede nel vostro corpo
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
non è che le cellule del vostro cuore e quelle dei vostri reni si mescolino ogni giorno
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
e questo perchè c'è tutta questa chimica circolante
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
queste molecole che riconoscono a quale di questi gruppi appartengono
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
e quale è il proprio compito.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
Crediamo che i batteri abbiano inventato questo meccanismo
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
e che voi abbiate evoluto alcune migliorie esteriori
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
ma le idee di base siano in questi semplici sistemi che possiamo studiare.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
L'ultima cosa è che, focalizzando l'aspetto pratico della ricerca,
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
è che abbiamo creato queste molecole anti 'quorum sensing'
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
che vengono sviluppate come una nuova linea di medicine
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
ma per finire con una pubblicità a favore di tutti i buoni e miracolosi batteri
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
che vivono sulla terra.
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
Abbiamo anche creato molecole pro 'quorum sensing'.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
Abbiamo sperimentato su alcuni sistemi con molecole incentivanti
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
Ricordatevi che esistono 10 volte tante cellule batteriche
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
in e su di voi che vi mantengono sani
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
Cerchiamo inoltre di migliorare la conversazione
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
dei batteri che vivono simbioticamente con voi
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
con la speranza di migliorare la vostra salute
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
migliorando queste conversazioni
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
in modo che i batteri facciano quello che vogliamo facciano
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
meglio di quando lavorano nel loro modo naturale.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
In fine volevo mostrarvi
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
la mia gang all'Univerità di Princeton
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
Tutto quello che vi ho raccontato è stato scoperto da qualcuno in quella foto
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
Spero che quando imparate qualcosa
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
su come funziona il mondo della natura
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
Voglio dire che ogni qualvolta leggete qualcosa sul giornale
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
o vi capita di sentire una notizia strana sul mondo naturale
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
è stato scoperto da un ragazzo
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
La scienza è fatta da questi giovani
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
tutti questi ragazzi hanno tra i 20 e i 30 anni
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
e sono il motore che produce le scoperte scientifiche in questo paese
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
ed è una fortuna lavorare con loro
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
io continuo ad invecchiare ma loro rimangono sempre della stessa età
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
ed è un lavoro pazzo e bellissimo
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
Voglio anche ringraziarvi per avermi invitato qui.
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
E' un grande piacere partecipare a questa 'conference'.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
(Applauso)
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
Grazie
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
(Applauso)
ABOUT THE SPEAKER
Bonnie Bassler - Molecular biologistBonnie Bassler studies how bacteria can communicate with one another, through chemical signals, to act as a unit. Her work could pave the way for new, more potent medicine.
Why you should listen
In 2002, bearing her microscope on a microbe that lives in the gut of fish, Bonnie Bassler isolated an elusive molecule called AI-2, and uncovered the mechanism behind mysterious behavior called quorum sensing -- or bacterial communication. She showed that bacterial chatter is hardly exceptional or anomolous behavior, as was once thought -- and in fact, most bacteria do it, and most do it all the time. (She calls the signaling molecules "bacterial Esperanto.")
The discovery shows how cell populations use chemical powwows to stage attacks, evade immune systems and forge slimy defenses called biofilms. For that, she's won a MacArthur "genius" grant -- and is giving new hope to frustrated pharmacos seeking new weapons against drug-resistant superbugs.
Bassler teaches molecular biology at Princeton, where she continues her years-long study of V. harveyi, one such social microbe that is mainly responsible for glow-in-the-dark sushi. She also teaches aerobics at the YMCA.
Bonnie Bassler | Speaker | TED.com